DE1198905B - Isolierstoffgekapselte Hochspannungsanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H02b

Deutsche KI.; 21c-40/08

Nummer; 1198 905

Aktenzeichen: M 52984 VIII d/21 c

Anmeldetag: 25. Mai 1962

Auslegetag: 19. August 1965

Die Erfindung betrifft eine isolierstoffgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit Trennschaltern, die für Innenraum- und für Freiluftanlagen sich sowohl als Sammelschienentrennschalter als auch als Trennschalter für die von den Sammelschienen abgehenden Leitungen eignen und sich durch besonders kleinen Raumbedarf und konstruktive Einfachheit auszeichnen. Gemäß der Erfindung dienen als bewegliche Schaltstücke der Trennschalter in an sich bekannter Weise winkelförmig gebogene Leiterenden, die bis auf die Kontaktstücke isoliert sind und um die feststehende Achse von völlisolierten, mit einer Metallhülse umgebenen Leitungen über Drehkupplungen in eine Ein- und Ausschaltstellung schwenkbar sind. Derartige Trennschalter weisen namentlich auch seitwärts zur Trennbewegung sehr wenig Ausladung auf, so daß die Phasenleiter mit minimalen gegenseitigen Abständen geführt werden können. Mit an sich bekannter Sonderausführung der Trennkontakte eignen sich diese Trennschalter auch als Lasttrennschalter. Die Trennschalter nach der Erfindung sind nur anwendbar zum Einbauen in vollisolierte Hochspannungsleitungen. Sie können aber ohne weiteres auch mit anderen vollisolierten Leitungen, wie Kabel, starre ölpapierisolierte Leitungen, gasisolierte Leitungen usw„ zusammengebaut werden.

Diese raumsparende Einbaumöglichkeit der Trennschalter nach der Erfindung in die Hochspannungsschaltanlage unterscheidet sich vorteilhaft von anderen bekannten Durchführungstrennschaltern mit bogenförmigen blanken Trennmessern, die in fest angeordnete Kontaktstücke einschlagen. Mit derartigen Trennschaltern muß stets ein größerer Abstand von geerdeten Teilen eingehalten werden, so daß der isolierte Zuführungsleiter, d. h. der Durchführungsteil, nicht abstandslos parallel zu einer Decke, dem Boden oder einem Eisengestell oder zu einer Nachbarphase gelegt werden kann. Bei den Trennschaltern nach der Erfindung ist dies möglich, da beide Schaltstücke beweglich sind und von winkelförmig abgebogenen Leiterenden gebildet werden, die in an sich bekannter Weise bis auf die Kontaktstücke isoliert sind und über Drehkupplungen, welche an sich schon bei Trennschaltern zur mechanischen Schwenkung von Trennmessern bekannt sind, sowohl mechanisch als auch elektrisch mit den festen Leiterteilen verbunden sind.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser stellen dar

Fig. 1 einen einpoligen Sammelschienentrennschalter in Ein- und Ausschaltstellung,

Isolierstoffgekapselte Hochspannungsanlage

Anmelder:

Moser-Glaser & Co. A. G., Muttenz, Basel

(Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. Schmidt, Patentanwalt,

Berlin 33, Württembergallee 8

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Alfred Imhof, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 30. Mai 1961 (6280)

Fig. 2 eine dreiphasige Schaltanlage mit Sammelschienentrennschaltern,

F i g. 3 einen Sammelschienen-Erdungs-Umschalttrennschalter,

F i g. 4 einen Doppelsammelschienen-Erdungs-Umschalttrennschalter,

F i g. 5 bis 7 verschiedene Ausführungen einer Drehkupplung,

Fig. 8 einen metallgekapselten Schwenktrennschalter.

Nach F i g. 1 erfolgt die Leitungstrennung durch Schwenken winkelförmiger isolierter Teile um die Achse 1 von an Erde liegenden vollisolierten Leitern, wobei beide Teilstücke durch eine Drehkupplung 2 verbunden sind. Der Erdbelag hört, vom Schenkelende aus betrachtet, kurz vor der Abbiegung des Leiterschenkels auf, d. h. der Spannungsabbau zwischen Hochspannungspolen und Erde erfolgt längs des Leiterschenkels 3. Mit 4 sind die Lager, in welchen die Drehung erfolgt und mit 5 die Pole des Trennschalters, die als Kontakte ausgebildet sind, bezeichnet. In F i g. 1 links ist der Trennschalter geschlossen, rechts ist er geöffnet. Die Lager und Kupplungen sind rechts weggelassen, und in beiden Figuren wurde der Übersicht wegen auch der Antriebsmechanismus für die Schwenkbewegung weggelassen.

Wird dieser Trennschalter als Sammelschienentrenner für vollisolierte Schienen verwendet, so geschieht die Trennung durch ein Auseinanderschwenken der beiden sich berührenden, abgewinkelten Schienenenden, wie in Fig. 1 rechts dargestellt. Sie drehen sich also in entgegengesetztem Sinne.

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Wird der Trennschalter aber zur Abtrennung einer von den Sammelschienen abgehenden Leitung, wie in F i g. 2 für ein Dreiphasensystem dargestellt, gebraucht, so werden die beiden schwenkbaren Schenkel 6 und 6 a, 7 und Ta, 8 und 8a der vollisolierten Sammelschienen 9, 10, 11 miteinander vom Endkontakt der abgehenden Leitung wegbewegt. Die abgehenden Leitungen 12, 13, 14 können in obiger Weise durch Stützer getragen werden oder auch vollisoliert sein. Fig. 3 zeigt, wie die Erdung der Sammelschiene 15 durch Hinüberschwenken des Leiterschenkels auf »Erde« 16 erfolgt. 17 ist die abgehende Linie, sie ist getragen durch den Stützer 18.

Von den beiden Sammelschienenschenkeln 6 und 6a, 7 und la, 8 und 8a in Fig. 2 kann auch nur je der eine ausgeschwenkt werden. So ist es möglich, den Trennschalter als Umschalter auf zwei in axialer Richtung zusammenstoßende Sammelschienensysteme zu verwenden.

Aber auch wenn, wie in F i g. 4 für eine Phase dargestellt, die beiden Sammelschienensysteme 19 und 20 parallel laufen, kann jedes derselben.durch seine Schenkelenden mit ein- und derselben abgehenden (bzw. ankommenden) Leitung 21 verbunden werden, ja, es ist sogar möglich, von vier Sammelschienensystemen wahlweise irgendeines anzuschließen, oder deren zwei, drei oder alle vier gemeinsam anzuschließen. Die Erdung kann durch Schwenken auf Kontakt 22 oder 23 erfolgen, auf 23 dann, wenn 22 für eine abgehende bzw-:, ankommende Leitung gebraucht wird. 22 kann auch ein isoliert aufgestellter Kontakt sein, der nur zur Erweiterung der Schaltmöglichkeiten dient. Diese Möglichkeiten erfüllt kein bisher bekanntes Trennschalter-System. Die Raumersparnis durch solche Trennschalter ist dadurch verdoppelt, da an Stelle zweiter dreiphasiger Trennschaltergruppen eine einzige Trennschaltergruppe tritt. Die Breite der Leitungsfelder ist nicht mehr durch die vielen Trennschalter bedingt, sondern nur noch durch die Feldbreite der Leitungsschalter. Außer der Raumeinsparung bringen solche Umschalter auch preisliche Einsparungen. Hochspannungsanlagen solcher Bauart benötigen nur etwa 20 bis 35% des Raumes konventioneller Anlagen, sind weitgehend verstaubungssicher, übersichtlich und schaltungstechnisch höchst vielseitig.

Noch weitere Raumeinsparungen sind möglich, wenn durch den Antriebsmechanismus bei der Ab-. trennung automatisch Isolierschirme an sich bekannter Art zwischen die Trennerpole geschoben werden.

Die Schwenkbewegung der Trennschalter kann mittels bekannter handelsüblicher Mechanismen erfolgen, z.B. mittels Druckluft oder Druck-Öl-Kolbenapparaten, welche die Bewegung durch ein einfaches Hebelsystem übertragen. Der geerdete Teil des Leiterschenkels ist in Lagern drehbar. Bei Dreiphasenanlagen werden die drei Leiterschenkel gekoppelt durch denselben Antriebsmechanismus betätigt. Liegen sich, wie dies meist im Zug der Sammelschienen der Fall sein wird, je drei Leiterschenkel benachbart gegenüber, so kann vorteilhaft ein- und derselbe Antriebsmechanismus für alle sechs Leiterschenkel verwendet werden.

Ein Hauptelement des Schwenktrennschalters ist die Drehkupplung des Leiterschenkels mit dem feststehenden Teil der vollisolierten Sammelschiene. Für solche Kupplungen gibt es einige verschiedene konstruktive Lösungen:

.1. Es stehen sich, wie in Fig. 5"dargestellt, in der Kupplung die beiden zu verbindenden vollisolierten, mit Potentialsteuerung versehenen Enden 24 und 25 gegenüber. Ein zu ihnen koaxialer Isolierzylinder 26 ist ebenfalls potentialgesteuert, und zwar so, daß zwischen ihm und den beiden zu kuppelnden Sammelschienenenden an keiner Stelle wesentliche Potentialunterschiede bestehen. Der innerste Kondensatorbelag 27 dieses Isolierzylinders ist mit der

ίο Hochspannungsleitung elektrisch verbunden. Die Leiterenden sind vorteilhaft steckerartig ausgebildet, d. h. als Stecker 28 und Steckbüchse 29, können aber auch durch flexible Kupferbänder oder -seile verbunden sein. Wenn die vollisolierten Schienen aus Metallrohr bestehen, durch welche ein Kupferseil gezogen ist, so läßt sich dieses genügend tordieren, um in der Drehkupplung ohne Stecker auszukommen. Zum Schutz gegen Verstaubung und Feuchtigkeit ist es vorteilhaft, die ganze Kupplung mit einer elastisehen Abdichtung 30, z.B. aus Gummi oder aus einem Metallbalg, zu versehen.. Es ist auch zweckmäßig, die Hülle mit einem Isolieröl zu füllen, um mit besonders kleinen Abmessungen auszukommen und um noch sicherer gegen Feuchtigkeit zu schützen, wobei Dichtungsringe bekannter Art verwendet ■ werden.

2. Die beiden zu. kuppelnden Sammelschienenenden 31 und 32 weisen, wie in F i g. 6 dargestellt, eine konisch auslaufende Isolation auf. Ein metallisches oder doch metallisch leitendes Zylindergehäuse 33 setzt den Erdbelag der Schienen über die Kupplung hinweg fort. Der umschlossene Raum wird mit einem durchschlagfesten fließenden Dielektrikum gefüllt, z. B. einem Mineralöl, einem flüssigen Chlor- diphenyl, Silikonöl, SF₆ usw. Zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit werden vorteilhaft zylindrische Isolierschirme 35 eingefügt. Eine Ringdichtung 36 bekannter Art verhindert das fließende Füllmittel am Ausfließen. Der Abstand der drei schwenkbaren Leiterschenkel eines Dreiphasensystems und der drei anschließenden Leiter läßt sich auf etwa 40 bis 70% des aus Sicherheitsgründen üblichen Abstandes verkleinern, indem Isolierschirme geeigneter Größe zwischen den Schwenkteilen angebracht werden. Der Gehäuseraum 37 kann auch, mit dem Zweck, die Menge des fließenden Dielektrikums möglichst klein zu halten, mit einem Körper 38 aus festem Dielektrikum, z. B. Gießharz, ausgefüllt sein, so daß nur die verbleibenden Spalten mit dem fließenden Dielektrikum gefüllt sind (Fig.7).

Für die Freiluftanlagen werden die vollisolierten Hochspannungsschienen auf ihrem geerdeten Teil durch Metallrohre oder eine wetterfeste Kunststoffumhüllung, ihre schwenkbaren Enden durch keramisehe oder anderweitige Schirme gegen die Witterung geschützt.

Der beschriebene Trennschalter kann vorteilhaft auch vollständig metallgekapselt ausgeführt werden, wobei die Umkapselung mit Luft oder auch mit einem höher durchschlagfesten fließenden Stoff, wie Gase von höherem Druck, Gase von hoher spezifischer Durchschlagfestigkeit, Öle, Chlordiphenyle, Fluorocarbone, Siliconöle usw. gefüllt sein kann. Es ist zweckmäßig, die Drehkupplungen ins Innere des Metallgehäuses zu verlegen, da dann jede besondere Abdichtung für die Kupplungen dahinfällt. Selbstverständlich müssen nun von den Sammelschienen abgehende Leitungen durch eine Durchführung, oder

als vollisolierte Schienen, in das Metallgehäuse geführt werden.

Ein Beispiel eines metallgekapselten Schwenktrennschalters ist in F i g. 8, in zwei zueinander senkrechten Schnitten, dargestellt.

39, 40, 41 und 42, 43, 44 sind die Leiterschenkel eines Dreiphasen-Sammelschienen-Systems, 45 bis 47 sind die über den Trennschalter abgehenden drei Phasen eines Feldes, 48 ist das Metallgehäuse mit dem Deckel 49, der zwecks Sichtbarkeit der Trennschalterstellung aus Glas bestehen und durch ein Metallnetz 50 gegen Berührung der Hochspannungsteile überzogen sein kann. Die Drehlager sind mit 51, die Drehkupplungen mit 52 bezeichnet. Das Antriebsgestänge für die Schwenkbewegung ist der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet, es bietet gegenüber bekannten Antriebsmechanismen keine Besonderheiten.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Isolierstoffgekapselte Hochspannungsschaltanlage mit Trennschaltern, dadurchgekennzeichnet, das als bewegliche Schaltstücke der Trennschalter in an sich bekannter Weise winkelförmig gebogene Leiterenden (3) dienen, die bis auf die Kontaktstücke (5) isoliert sind und um die feststehende Achse von vollisolierten, mit einer Metallhülle umgebenen Leitungen (1) über Drehkupplungen (2) in eine Ein- und Ausschaltstellung schwenkbar sind (Fig. 1).

2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte, in den Zug der vollisolierten Leitung eingebaute Leiterschenkel (3) vorgesehen sind und die Trennung durch eine Schwenkbewegung beider Leiterschenkel in entgegengesetztem Drehsinn erfolgt (Fig.l).

3. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung einer von der vollisolierten Leitung (9 bis 11) senkrecht abgehenden Leitung (12 bis 14), die vollisoliert oder blank sein kann, durch Schwenken des Leiterschenkels (6 bis 8) der vollisolierten Leitung, bzw. der im Zuge der vollisolierten Leitung benachbarten Leiterschenkel geschieht (Fig. 2).

4. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich pro Phase zwei Trennschalter, deren Drehkupplungen in parallellaufenden Sammelschienen (19, 20) liegen, so gegenüber stehen, daß wahlweise aufeinander und auf eine abgehende Linie (21, 22) und auf Erde (23) geschaltet werden kann (Fig. 4).

5. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Phase vier Trennschalter, von denen zwei Drehkupplungen in fortlaufender Linie und zwei in parallellaufenden Linien liegen, wahlweise aufeinander und auf eine abgehende Linie oder auf Erde geschaltet werden können.

6. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung aus den beiden zu kuppelnden vollisolierten, mit Potentialsteuerung versehenen Enden (24, 25) und einem dazu koaxialen Isolierzylinder (26) besteht, der so durch Kondensatorbeläge (27) gesteuert ist, daß zwischen ihm und den Leitungsenden (24, 25) keine wesentlichen Potentialunterschiede auftreten (F i g. 5).

7. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung aus den beiden zu kuppelnden Leitungsenden (31, 32), deren Isolation konisch ausläuft, und einem koaxialen, metallisch leitenden Käfig (33), der den Erdbelag über die Kupplung hinweg ohne Unterbrechung fortsetzt, besteht, wobei der umschlossene Raum (37) mit einem fließenden Dielektrikum (Flüssigkeit, Gas) gefüllt ist (Fig. 6).

8. Schaltanlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschalter metallisch umkapselt ist und der umkapselte Raum mit einem fließenden, d. h. flüssigen oder gasförmigen Dielektrikum gefüllt ist, dessen Durchschlagsfestigkeit mindestens so hoch ist wie diejenige atmosphärischer Luft (F i g. 8).

9. Schaltanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Leiter aus zwei geraden Durchführungen besteht.

10. Schaltanlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehkupplungen (52) im Innern des metallischen Trennschaltergehäuses (48) befinden.

11. Schaltanlage nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich im Zug der Sammelschienen benachbarte Leiterschenkel durch einen gemeinsamen Antriebsmechanismus betätigt werden, bzw. bei Dreiphasenanlagen ein- und derselbe Antriebsmechanimus sechs Leiterschenkel betätigt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 523 928;
französische Patentschrift Nr. 1070008;
USA.-Patentschrift Nr. 1 898 387.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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